智慧动车所管理平台建设方案研究与探索

刘 菲

（中国铁路郑州局集团有限公司郑州动车段,河南 郑州 450000 ）

0 引言

动车所全称动车运用所，是专门针对动车组列车进行检查、测试、维修和养护等作业的场所，满足动车组的一二级检修、动车组临修、各类整备作业以及存车等条件[1]。随着国家八纵八横高铁网络的快速形成，全路动车组配属数量逐步增加，全国各地动车所建设数量也在不断增加。随着动车组修程修制改革的不断深入，动车组在运用过程所承担的检修工作量也在不断增加，动车所的检修任务日趋紧张，对动车组检修精细化、智能化的需求十分迫切。

为了提高动车组检修运用工作质量和管理效率，保障动车组行车安全，各地动车所目前建设了一大批信息化系统，基本涵盖动车所各个业务领域。如：在动车所运用检修管理方面，有全路统一开发建设的动车组管理信息系统（EMIS）；在车辆运行安全监控方面，建设有车轮故障在线故障监测系统（LY）、受电弓及车顶状态动态检测设备（SJ）、动车组运行故障图像检测系统（TEDS）、动车组滚动轴承声学诊断系统（TADS）、铁道车辆运行品质轨旁动态监测系统（TPDS）等；在生产安全管控方面，建设有安全联锁监控系统、作业管理视频评价系统等。上述信息化系统在建设初期均缺乏统一的规划和通盘考虑，这些专业信息化系统自成一体，软硬件接口没有统一的标准，相互间缺乏操作协同和数据共享能力，形成一个个信息和设备孤岛，因没有有效的智能化挖掘手段，致使大量有价值的数据处于沉睡状态，没能充分发挥数据对动车组运用检修生产应具备的指导作用。因此，亟须采用新的信息化手段提高动车所的作业效率和管理水平。

1 方案概况

智能高铁是落实交通强国国家战略与铁路运输深度整合的重要举措，依据国铁集团印发的《智能高速铁路体系架构1.0》[2]，在高铁建设同期构建适合国情、路情的动车组智能运维体系，打造智慧动车所，能够保障动车组安全稳定运行，持续增强高铁运输保障能力，提高动车组运用效率，稳步提升装备质量，不断深化动车组修程修制改革，帮助铁路局集团公司率先建成服务安全优质、保障坚强有力、实力全路领先的现代化铁路运输企业。

智慧动车所内涵应以云计算、物联网、大数据、移动互联等新一代信息通信技术和智能设备在动车所各核心领域的应用为主线，能够实现各类信息的快速可靠采集、各类设备和系统的互联互通，整合和共享各类信息资源，为动车所提供高效、可靠、规范、智能的信息服务，进一步提升动车组运维安全保障能力和经营管理能力。

2 系统架构

智慧动车所平台应具备全面感知、广泛互联、高度共享和智慧应用的特征。一是通过使用监控摄像机、传感器、射频识别（RFID）、轨旁检测设备、库内检修设备、移动和手持智能设备，动车组、关键部件、物料、设备、人等任何信息都可以快速获取并进行分析，便于立即采取应对措施和进行长期规划。二是通过物联网络将各类设备连接起来，将采集的数据进行传输和存储，由各类系统对数据进行处理应用，并通过系统间的接口实现数据互通，最终实现各类设备和系统的互联互通。三是利用云计算技术，将服务器、存储等资源虚拟化，共享计算资源。利用大数据技术，对整个动车所信息资源进行汇集、存储、分类、整合，将各信息系统收集和储存的分散信息及数据关联起来，多方共享。四是通过在调度、作业、乘务、生产物流、应急、技术信息、健康管理和安全控制等方面的智慧应用，实现动车组智能维修；通过在协同办公、人资管理、资产管理、安防和节能等方面的智慧应用，实现智能经营。通过智能维修和智能经营，进一步提高检修质量和效率、降低维修成本，达到提质增效的目的。

智慧动车所管理平台的总体框架应具备四个层次要素（物联感知层、网络通信层、数据及服务支撑层和智慧应用层）和两个支撑体系（标准规范体系、安全保障体系），围绕保证动车组运行安全、提高检修效率和质量、降低检修成本等目标，构建各类智慧应用。系统框架如图1所示。

图1 系统框架[3]

3 系统功能

智慧动车所管理平台应覆盖动车组运维应用领域和日常经营应用领域。具体应包含智能调度（检修生产智能排程、检修生产智能监控）、检修作业（作业过程追踪、检修机器人）、乘务作业、生产物流（采购决策、智能配送）、技术信息、应急指挥、健康管理、安全控制八个智能维修应用，和协同办公、人资管理（智能教育管理平台、人员考核系统）、资产管理、智能安防、节能环保等五个智能经营应用。

3.1 智能调度

通过数学建模及智能优化算法，实现动车组运用、检修、调车计划统筹编制，以及动车组修程监控、错编防护等功能，有效保障动车组运行安全，均衡动车组运用与检修时间，提高动车组运用检修效率，降低动车组检修成本[4]。

3.2 检修作业

采用多维信息感知、生物识别、库内定位、大数据分析等技术，整合动车组检修过程中的人、机、料、法、环等要素，全面管控动车组一级修、二级修、临修、质检等作业，实现运用检修作业的标准化、数字化和精益化，为保障行车安全、提升检修质量提供支撑。

3.3 乘务作业

利用物联网、生物特征识别等技术，形成覆盖出退乘、巡检、运行故障应急处置等业务的智能应用，实现随车机师作业标准化、智能化管理，提高乘务作业管理效率，进一步提高动车运行安全保障能力。目前郑州东动车所已部署动车组随车机械师标准化作业系统，建议该次新增郑州南动车所子系统和乘务车间级系统的部署。

3.4 生产物流

动车组智能检修物流管理信息系统是通过应用物联网相关技术，以动车组检修计划、作业过程中的物流信息为核心，实现动车组检修用料的仓储、领用、配送、签收、使用与检修配件的装车、报修、报废等环节的信息化、系统化、智能化管理[4]。

3.5 技术信息

实现动车组技术规章、作业指导书等生产技术资料的电子化管理。具备批量上传、版本控制、全文检索等功能。针对铁路技术规章的特点实现版本管理。

3.6 应急指挥

以故障处置流程为核心，将故障预案分解为具体的步骤，使调度指挥人员更加直观地对处置现场进行远程指挥，同时提供计时、步骤确认功能。故障处置流程结束后，系统自动将该次处置流程中处理步骤、开始结束时间、所用预案、每一步骤所耗时长等信息更新到对应的事件过程记录中，生成事件信息库，为下次事件提供指导信息，并可实现历史事件和案例查询。实现事件从录入—报警—分析处理—上报—归档的闭环管理。

3.7 健康管理

提取已建系统（如动车组管理信息系统、车轮故障在线故障监测系统（LY）、受电弓及车顶状态动态检测设备（SJ）、动车组运行故障图像检测系统（TEDS）、动车组滚动轴承声学诊断系统（TADS）、铁道车辆运行品质轨旁动态监测系统（TPDS）等）的数据，实现大数据的分析利用，通过建立关键部件的数据模型，实现动车组关键部件的全寿命周期管理。

3.8 安全控制

利用物联网、生物特征识别、激光等技术，实现作业各关键环节安全卡控，与既有安全联锁系统相连，提供精准安全控制。

3.9 协同办公

实现工作计划、生产任务、待办事项管理：从任务发起、接收、处理进度、销号等环节进行闭环卡控；提供工作提醒、邮件收发、日程管理、会议管理、报表统计等功能，具备多人同时填报、文档分类共享等功能。

3.10 人资管理

建立人资管理平台，实现人员的教育、工作、培训、资格、荣誉等履历管理，具备人员考核、奖惩管理功能。

3.11 资产管理

实现动车组及动车组配件、动车组物料、动车组专用设备、特种设备、5T设备、信息设备、设备设施、工装器具等资产的台账、报修、维修、调拨、报废等管理，各检修设备及重要设施均配备RFID固定标签，站场区域部署支持WIFI 6的无线网络，通过手持设备实现盘点、出入库、点检、巡检、故障报修等功能。

3.12 智能安防

搭建智能安防监控平台，对动车检查库等处的出入口人脸识别门禁、车辆道闸实现统一授权管理，对动车所及动车存车场站场安全、周界安全进行统一监控，集中存储，具备入侵报警、自动监测、布防、撤防等功能。

3.13 节能环保

对动车检修库及办公场所各用电设备进行改造，具备定时、人体感应、声光感应等功能，根据环境及作业变化智能控制，节约电能。

以上各项功能要求实现单点授权登录，一次登录可对所有系统功能进行访问，共用人员、车辆等基础信息，所有系统预留通用接口，可实现各种关键数据互联互通。

4 信息资源共享

智慧动车所管理平台以新一代信息技术为依托，从全面感知、互联互通、高度共享、智慧应用四个层次，解决现阶段动车所信息化存在的问题。互联互通和高度共享实现各类系统和设备之间信息的传递和共享问题，智慧应用是各类信息的综合利用和价值挖掘，最终目的是为提高动车组运行安全保障能力和经营管理能力，提供高效、可靠、规范、智能的信息服务。全面感知主要解决数据的快速可靠自动采集问题。

智慧动车所管理平台包含动车组各类检修运用数据，可以和动车组相关信息系统（如动车组管理信息系统、动车组一级修智能化综合检测系统）信息共享，提升动车组的运用效率和效益，提高动车组运行安全保障能力。

系统配置防火墙，数据采用加密传输模式，确保系统网络安全，在上线前完成系统等保定级、备案、测评等手续，落实各项网络安全防护措施。

5 深入探索

随着国铁集团动车组修程修制改革工作的不断深入，动车所在动车组整个生命周期内的作用不断提高。智慧动车所建设还以智慧化生产为原则，不断推进“机检”代替“人检”，对补强动车所生产能力作进一步深入探索，提高动车所的生产效率，满足动车做修程修制改革工作对动车所运用检修作业的各项要求，最终实现智慧动车所的各项目标。现阶段应主要在以下方面深入探索：

5.1 补强转向架更换设备能力

根据国铁集团动车组修程修制改革工作要求，各型动车组高级修间隔周期均有所延长，部分原计划高级修更换的轮对需要提前在运用过程中进行更换，部分动车组需要整列进行轮对更换，导致全年轮对更换数量大幅增加。建议在动车所建设转向架集中更换设施或补强临修库转向架更换设备，满足各型号各编组动车组轮对批量更换和检修作业条件，同时配套建设轮对跑和试验台、桥式起重机、轮对存放场所以及供电、信息、消防、排水等设备设施。

5.2 增设库内车底检测机器人系统

动车组一级修作业普遍在夜间进行，职工劳动强度较大，特别是在极度疲劳困顿情况下对动车组磨耗件、部件变形（松、脱、断）等方面容易出现漏检情况，对动车组行车安全影响较大。应在各检修股道设置工业机器人，采用自动控制、机器学习、图像智能识别等技术，对动车组各部件状态能够自动识别并对异常状态进行报警，利用“机检”作业，通过“机检加人修”模式，实现人机作业优势互补，切实提高检修可靠性，保障检修质量，保证动车组运行安全。

5.3 存车场增设卸污、上水等整备设施

根据动车组修程修制改革工作要求，动车组入库一级修整备作业周期由原来的两日调整为三日，不入库检修整备的动车组需在存车场进行卸污和上水等整备作业，因此需在动车所存车场建设卸污和上水等整备设施，满足动车组的整备要求。

5.4 完善动车所日常状态监测能力

随着动车组“机检”作业的不断深入，动车所应充分利用车载和地面检测监测设备对动车组的日常状态进行动态监控，提高动车组日常检修效率和检修能力，减少库内作业人员和物资的投入，比如在动车所出入线上对安全检测设备进行补强建设，完善360度图像检测、闸片磨耗、轮对踏面缺陷、等效锥度等检测功能，提高检测能力。

以上设备设施补强建设均需按照智慧动车所平台框架开发数据信息接口，丰富数据交互，实现与管理平台的无缝对接。通过智慧动车所管理平台的不断深入运用，达到对动车所运用检修综合生产能力不断提高的目的。

6 结束语

智慧动车所管理平台以“调度指挥顺畅、生产组织高效、检修质量可控、技术管理规范”为总体建设原则，以云计算、物联网、大数据、移动互联等技术为支撑，通过整合既有生产管理系统，实现各个信息系统的数据关联和信息融合并进一步深入挖掘及智能化分析，以达到实时控制、科学管理、精确决策的目标。在建成后可有效提升动车组运用检修、物料管理、人员管理水平，可以节省人工作业资源，提高现场工作效率。